广告

实现IoT智能工厂没你想象中那么简单…

时间:2019-01-21 作者:Junko Yoshida 阅读:
AI在工厂中的应用仍处于初期发展阶段,对于嵌入式技术供货商如何学会了让AI在自家生产在线发挥作用,制造商将会听到更多的案例;本文提到的故事听起来充满希望,但还是先抱持怀疑的态度吧!

工业4.0和工业物联网(IIoT)已成为大众话题,但许多人都没有意识到,在将物联网(IoT)原理运用于工厂的生产流程时,在转换过程中会损失什么。vj2EETC-电子工程专辑

建立IIoT的理念是,运用于加速IT技术进展的技术同样可以应用于运营技术(operational technology,OT)。这个想法仍然合理,但工厂生产在线有一些细微差别被忽略了,这两种环境仍然有所不同。vj2EETC-电子工程专辑

一方面,摩尔定律(Moore’s Law)多年来一次又一次地满足了IT界对速度更快、功能更强大的处理器的无止境追求。然后是人工智能(AI);随着深度学习开始应用到各个专业领域,例如机器翻译(machine translation)、药物设计(drug design)和西洋棋,制造产业开始意识到机器也可以产出与人类专家相当——在某些情况下甚至优于人类专家——的成果。vj2EETC-电子工程专辑

另一方面,现在OT领域中部署的控制系统仍处于工业时代,很多工厂和公用基础设施尚未连网。它们建立在专属控制系统之上,只能在封闭环境中运作,独立于IT基础设施。vj2EETC-电子工程专辑

工厂管理者发现,将IT基础设施的进展转移到工业控制系统并非易事;首先必须将IT机制转化为OT,而最适合执行这个任务的,非早已熟悉工厂环境的那些公司莫属,例如英飞凌(Infineon)、瑞萨(Renesas)、意法半导体(STMicroelectronics)和德州仪器(TI)等。vj2EETC-电子工程专辑
TI副总裁暨连网微控制器事业部门总经理Ray Upton表示,比较IT和OT系统,OT在能源消耗和延迟等方面的要求与IT截然不同,“工厂生产在线的各种帮浦和马达内部有成百上千个传感器,绝不允许停机;”他表示:“可预测性、安全性、可靠度和能效等条件,对工业控制系统至关重要。”vj2EETC-电子工程专辑

而一座智能工厂所需的基础设施,其强韧度和可靠度要比一般的IT基础设施高出一个等级。vj2EETC-电子工程专辑

公用因特网连结?

最棘手的一个IIoT挑战是连结,无论是有线还是无线;按照定义,工业物联网需要与因特网连结,但工厂管理层最不希望看到的是制造系统受到网络攻击。实际上,多年来人们都认为工业控制系统(ICS)环境应该与IT网络隔离(air-gapped),以防范黑客攻击。vj2EETC-电子工程专辑
但是大多数专家现在却承认,除了像核能发电厂那样的特殊环境,“隔离不切实际,”工业用网络安全方案供应商CyberX副总裁Phil Neray如是说。vj2EETC-电子工程专辑

Neray表示:“有越来越多IT和OT网络连网,以方便工业设备的远程监控和维护;但这却增加了遭受攻击的可能性;”根据CyberX的“全球ICS与IIoT风险报告”(Global ICS & IIoT Risk Report),有三分之一的OT网络是与公共网络相连。vj2EETC-电子工程专辑

“更糟糕的是,”他补充指出:“大多数OT通讯协议都是多年前所设计,而且在设计时就不够安全;”例如,对于将新的梯形逻辑(ladder logic)或韧体上传到控制器而言,这类协议并不需要认证。简而言之,破解了OT网络的攻击者通常可以自由地破坏其许多ICS设备。显然,除了OT管理人员愿意承认的问题以外,还有很多的工厂安全问题需要解决。vj2EETC-电子工程专辑

工厂管理层所关注的另一个重要问题是,如何更妥善地将AI导入OT。动机很明确:德国和日本的人口数量正在迅速减少,尤其是15至64岁之间的劳动年龄层,制造业从业人数将在未来40年内急遽减少。即使是中国,2020年后的劳动人口也将大幅减少。vj2EETC-电子工程专辑

让我们来假想一下,在你的工厂里有一个老练的营运经理,我们暂且叫他Larry;他有很丰富的经验,能够发现生产在线的某些异常现象。然而,要是AI能够做Larry的工作,那么我们何必要让Larry去工厂生产在线检查制造过程中的每个环节,或者雇用更多像Larry这样的经理呢?似乎AI可以发现并传达任何可能引起生产故障的异常情况。AI可望实现生产线的持续监控,确保小缺陷不会进入到生产的下一个阶段。vj2EETC-电子工程专辑

理论上是这样,因此工厂管理层现在就渴望能尝试AI;然而要想将AI运用到工厂生产线,要比预期困难得多。vj2EETC-电子工程专辑

日本MCU领导供货商瑞萨对客户进行了调查,发现有超过30%的工厂已经导入AI技术,尽管它们的规模都不大;而在那些已经开始导入AI的客户中,有80%表示他们还无法完成概念验证。他们对AI的实现成本感到惊讶,并表示他们不知道何时可以看到投资报酬。瑞萨发现,只有6%的调查对象正在推进AI智能制造。vj2EETC-电子工程专辑

有部份企业将这个问题归咎于他们的AI应用经验不足;其他公司则表示他们内部缺乏能够充分利用这项技术的数据科学家。vj2EETC-电子工程专辑

统计性vs.实时连续AI

瑞萨工业解决方案事业部战略和规划部门资深总监马场光男(Mitsuo Baba)认为最先会遇到的困难是IT和OT AI实现之间的差异。针对工厂营运的“实时连续AI”(Real-time continuous AI)与大数据公司推动IT自动化采用的“统计性AI”(statistical AI)有着鲜明对比。vj2EETC-电子工程专辑
AI不是万灵药,马场表示,当生产在线的特定问题已经被确定时,AI最能妥善应用于OT;AI会要求OT管理者将生产过程分解为多个小块,然后在每个终端节点进行AI推理,使用实时输入数据来执行“做或不做”的决策。vj2EETC-电子工程专辑

每家想要在智能工厂推销IIoT和AI解决方案的芯片供货商,都是先在自己的晶圆厂进行概念验证测试。Upton透露,该公司正在其德国工厂展开IIoT试运转项目;TDK技术长松冈大(Dai Matsuoka)则表示,该公司已在其日本和欧洲的生产在线安装了以多模传感器(multimodal sensor)为基础的预测分析系统。vj2EETC-电子工程专辑

瑞萨已经在其那珂晶圆厂(Naka Fab)展开了为期两年的AI试运转项目;根据马场表示,瑞萨工程师将AI单元连接至半导体制造设备,该装置可以用20倍的速度收集数据并进行AI分析,无需连接到广域网,也不需要将数据传送到云端。瑞萨指出,在其传统的故障检测和分类系统中增加e-AI方案,可以使异常检测精度提高六倍。vj2EETC-电子工程专辑

根据业界消息,美国大厂GE旗下子公司GE Healthcare Japan听说瑞萨那珂厂的应用案例后,也在其日本的日野(Hino)厂采用瑞萨的AI解决方案来测试其效果。GE Healthcare在现有设施中以附加AI单元的形式,安装了针对故障检测和预测性维护开发的系统;根据该公司表示,测试结果显示整体产品缺陷减少了65%。vj2EETC-电子工程专辑

AI在工厂中的应用仍处于初期发展阶段,对于嵌入式技术供货商如何学会了让AI在自家生产在线发挥作用,制造商将会听到更多的案例;这些故事听起来充满希望,但还是先抱持怀疑的态度吧!vj2EETC-电子工程专辑

 vj2EETC-电子工程专辑

本文为EET电子工程专辑 原创文章,禁止转载。请尊重知识产权,违者本司保留追究责任的权利。
Junko Yoshida
ASPENCORE全球联席总编辑,首席国际特派记者。曾任把口记者(beat reporter)和EE Times主编的Junko Yoshida现在把更多时间用来报道全球电子行业,尤其关注中国。 她的关注重点一直是新兴技术和商业模式,新一代消费电子产品往往诞生于此。 她现在正在增加对中国半导体制造商的报道,撰写关于晶圆厂和无晶圆厂制造商的规划。 此外,她还为EE Times的Designlines栏目提供汽车、物联网和无线/网络服务相关内容。 自1990年以来,她一直在为EE Times提供内容。
您可能感兴趣的文章
  • 边缘与网关集成,拓展人工智能广阔疆域 得益于在亚马逊Alexa 和苹果Siri 等消费设备和服务中的广泛应用,机器学习和人工智能 (AI) 已成为主流技术。事实证明,这些系统能精准识别会话语音并在复杂视觉场景中辨认和说出对象名称。Facebook 称其每天运用该技术执行约 60 亿次翻译任务。然而,人工智能的应用远不仅限于消费者服务领域。
  • 怎样更好地为厨房家电增加触摸功能? 为了成功地从当今的方法过渡到先进的触摸屏技术,电器制造商需要与IC供应商,或者与和IC供应商合作的触摸屏或模块供应商协同工作,为电器应用专门设计触摸控制器。
  • NXP以17.6亿美元收购Marvell无线连接业务 NXP宣布,其全资子公司已与Marvell达成最终协议,根据该协议,NXP将以17.6亿美元的全现金资产交易收购Marvell的无线连接组合。收购包括Marvell的WiFi连接业务部门、蓝牙技术组合和相关资产。作为补齐其无线通信环境的战略。
  • 都在围观最新CPU/GPU,Arm中国这个动向你可曾关注? “孙正义曾说大约在2035年左右,全球可能会有1万亿个在线连接的AIoT设备。坦白的讲,这并不是一个很激进的数字。”Arm中国生态发展副总裁、OPEN AI LAB创始人兼CEO金勇斌日前在接受媒体采访时称,从1991年到2017年,Arm花了26年的时间才实现了1000亿片Arm架构芯片的出货。
  • “下一个十亿”布局:联发科的战略转移 在全球智能手机市场仍在下滑的大背景下,移动SoC的几名主要玩家日子都不好过。在 2015年前后还常见诸报端的联发科技,这两年在手机市场声势渐弱。
  • 大规模物联网设备部署的连接 现有许多蜂窝物联网(Cellular IoT)模块和网络可供选择,但并非所有模块和网络都是同等的。在选择物联网解决方案组件时,更深层次的考虑是很重要的。
相关推荐
    广告
    近期热点
    广告
    广告
    广告
    可能感兴趣的话题
    广告